Open Breath, il ventilatore polmonare nasce con il 3D

Open Breath

Open Breath è il progetto degli ingegneri italiani che mirano a creare ventilatori meccanici pienamente operativi con l’uso della tecnologia 3D. I lavori sull’apparecchio vengono sostenuti da Zortrax, che ha messo a disposizione di questo progetto uno dei suoi dispositivi più moderni e i materiali necessari per la stampa.

Nel caso di aggravamento della malattia COVID-19 risulta necessario collegare il paziente all’apparecchiatura che favorisca la ventilazione polmonare. Attualmente gli ordini ospedalieri dei ventilatori meccanici sono non solo costosi, ma impegnativi in termini di tempo di fornitura.

Per rispondere alle carenze riportate dalle strutture mediche, molti utenti delle stampanti 3D hanno iniziato a costruire i propri sostituti.

Come ha detto Simone Iannucci, uno dei fondatori del progetto Open Breath in una nota, «la stampa 3D può aiutarci a risparmiare tempo. Non stiamo creando una semplice borsa di rianimazione bensì un dispositivo medico professionale dotato di sensori e varie funzioni avanzate il quale dovrebbe essere in grado di ventilare il paziente all’ospedale per il periodo di un mese, ovvero la totalità del tempo necessaria a curare i pazienti in condizioni gravi della malattia COVID-19».

Open Breath, il progetto

Il processo di costruzione del ventilatore meccanico ha subito cambiamenti con il passare del tempo. All’inizio doveva essere prodotto in lamiera, mentre alcuni suoi componenti venivano fresati dall’acciaio. Non è stata una soluzione veloce visto che gli elementi necessari venivano ordinati e successivamente inviati ad uno stabilimento di montaggio, per cui ci sono voluti diversi giorni.

Gli inventori sono stati tenuti a rinunciare a tale procedimento quando lo stabilimento con cui collaboravano è stato chiuso a conseguenza dei limiti imposti sull’economia. Ed è allora che uno degli ingegneri coinvolti nel progetto, Massimiliano D’Amario, ha suggerito l’applicazione della tecnologia 3D, che ha consentito di creare tutti gli elementi di riferimento che originariamente erano destinati alla fresatura.

All’inizio i detti componenti venivano prodotti con l’uso della stampante Zortrax M200 in possesso di un ingegnere. Grazie all’appoggio dell’azienda polacca distribuita in Italia da 3DPWorld, la prima stampante è stata completata da un altro apparecchio M300 Dual con un’ampia superficie di lavorazione che opera in tecnologia LPD Plus, nonché sono stati forniti i filamenti necessari al processo di stampa.

L’implementazione della stampa 3D nel progetto Open Breath ha fatto sì che il team lavori contemporaneamente su due progetti: l’uno relativo alla lamiera e l’altro in cui gli elementi stampati dalla stampante Zortrax rappresentano le parti finali del dispositivo.

Grazie alla funzione della doppia estrusione è possibile effettuare la stampa con l’uso di due filamenti al contempo. Il primo costituisce il materiale dal quale viene prodotto l’elemento richiesto, invece l’altro serve a costruire le strutture di sostegno solubili
in acqua.

Ciò consente di creare delle forme molto complesse, precise e delicate senza la necessità di un’ulteriore levigatura o lavorazione. Visto che gli elementi stampati sono applicabili nel prodotto finale e non solo nei prototipi, è molto importante che siano di qualità superiore.

I costruttori dei ventilatori meccanici tenevano a che le loro apparecchiature fossero dotate di tutte le funzionalità necessarie. Il loro obiettivo non è stato quello di creare un altro rianimatore manuale che è facile da produrre, ma uno che funzioni nel caso dell’assistenza a lungo termine ai pazienti in condizioni gravi.

Una volta consultatisi con i medici, gli ingegneri hanno deciso di iniziare i lavori su un apparecchio più sofisticato che consenti di controllare la velocità di pompaggio e la regolazione della pressione dell’aria che entra nei polmoni del paziente.

È stata implementata pure la modalità SIMV, ovvero la ventilazione obbligatoria intermittente sincronizzata applicata ai pazienti al termine del trattamento che possono essere abituati a respirare volontariamente.

I parametri della ventilazione sono disposti ad essere monitorati e controllati in via telematica tanto per risparmiare ai medici la necessità di sorvegliare ogni letto ospedaliero. L’ideazione di un apparecchio così complesso dotato di funzioni chiave dei ventilatori meccanici tradizionali rappresenta una grande sfida.

Tanti esponenti del mondo industriale ed accademico sono stati coinvolti nel progetto Open Breath, come gliingegneri provenienti dal CERN di Ginevra.

Grazie al team degli esperti coinvolti è stata resa possibile la creazione del prototipo delle apparecchiature che possano essere prodotte a basso costo e siano facili da costruire e da usare.

In questo momento il team Open Breath ha un prototipo di lamiera pronto e la versione creata con l’uso della stampante 3D.

Si effettuano test per verificare se tutte le funzioni del ventilatore meccanico operano in modo appropriato. Se tutto andrà bene, il progetto sarà accessibile al pubblico gratuitamente.

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